DE102011014909A1

DE102011014909A1 - Method for testing corrosion sensitivity of metal coated substrate, involves determining corrosion sensitivity by using sample of coated substrate, such that multiple electrochemical measurement processes are performed automatically

Info

Publication number: DE102011014909A1
Application number: DE201110014909
Authority: DE
Inventors: Prof. Dr.-Ing. Holbein Reinhold; Dr.-Ing. Klose Stephan
Original assignee: Steinbeis & Co KG fur Technologietransfer GmbH; Daimler AG
Current assignee: Steinbeis & Co KG fur Technologietransfer GmbH; Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2012-09-27

Abstract

The method involves determining the corrosion sensitivity by using a sample of a coated substrate (2'), such that multiple electrochemical measurement processes are performed automatically immediately after the coating. The electrochemical measuring process is a linear polarization, a potentiostatic measurement process or a cyclic voltammetry. The characteristic current-voltage curve of the coated substrate is determined by the electrochemical measuring process. An independent claim is included for an apparatus for testing of corrosion sensitivity of a metal coated substrate by using a measuring apparatus.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung von Korrosionsanfälligkeit eines metallischen beschichteten Substrates.The invention relates to a method and a device for testing corrosion susceptibility of a metallic coated substrate.

Aus der DE 10 2004 018 689 A1 ist ein Verfahren zur Analyse einer Kontaktkorrosion bekannt. Bei dem Verfahren ist vorgesehen, bei einem Test einen ersten Körper aus einem ersten Material und einen zweiten Körper aus einem zweiten Material voneinander beabstandet anzuordnen und einem elektrisch leitfähigen Medium auszusetzen. Dabei wird ein zwischen den Körpern fließender Strom gemessen. Darüber hinaus ist in dieser Offenlegungsschrift eine Versuchsanordnung zur Analyse der Kontaktkorrosion einer Materialkombination beschrieben. Bei der Versuchsanordnung wird ein erster Körper aus einem ersten Material und ein zweiter Körper aus einem zweiten Material voneinander beabstandet angeordnet, einem leitfähigen Medium ausgesetzt und mit einer Messeinrichtung zur Messung eines zwischen den Körpern fließenden Stroms verbunden. Darüber hinaus sind bei der Versuchsanordnung der erste Körper, eine erste isolierende Schicht, der zweite Körper, eine zweite isolierende Schicht und eine Glasschicht nebeneinander bzw. hintereinander angeordnet. Die Messeinrichtung ist derart ausgeführt, dass ermittelte Daten in Bezug auf die Kontaktkorrosion speicherbar sind.From the DE 10 2004 018 689 A1 For example, a method for analyzing contact corrosion is known. In the method, it is provided to arrange a first body of a first material and a second body of a second material spaced from each other in a test and exposed to an electrically conductive medium. In doing so, a current flowing between the bodies is measured. In addition, a test arrangement for analyzing the contact corrosion of a material combination is described in this publication. In the experimental setup, a first body of a first material and a second body of a second material are spaced apart, exposed to a conductive medium, and connected to a measuring device for measuring a current flowing between the bodies. Moreover, in the experimental arrangement, the first body, a first insulating layer, the second body, a second insulating layer, and a glass layer are arranged side by side. The measuring device is designed such that ascertained data relating to the contact corrosion can be stored.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Prüfung von Korrosionsanfälligkeit einer Beschichtung auf einem metallischen Substrat anzugeben.The invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved method and an improved apparatus for testing the susceptibility to corrosion of a coating on a metallic substrate.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die in Anspruch 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die in Anspruch 6 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved with respect to the method by the in claim 1 and in terms of the device by the features specified in claim 6.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei einem Verfahren zur Prüfung von Korrosionsanfälligkeit eines beschichteten metallischen Substrates wird zur Ermittlung der Korrosionsanfälligkeit erfindungsgemäß mittels einer Probe des Substrats unmittelbar nach dem Beschichten desselben eine Mehrzahl elektrochemischer Messverfahren automatisch durchgeführt.In a method for testing the susceptibility to corrosion of a coated metallic substrate, a plurality of electrochemical measuring methods are automatically carried out to determine the susceptibility to corrosion according to the invention by means of a sample of the substrate immediately after the coating thereof.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine kostengünstige, effektive und zeitnahe Prüfung von beschichteten Substraten und Bauteilen möglich.By means of the method according to the invention, a cost-effective, effective and timely testing of coated substrates and components is possible.

Durch die Aufnahme von elektrochemischen Messungen lassen sich innerhalb von wenigen Stunden Aussagen zur Korrosionsstabilität und zum Auflöseverhalten, beispielsweise von metallischen Schichten, treffen.By recording electrochemical measurements, statements can be made within a few hours about the corrosion stability and the dissolution behavior, for example of metallic layers.

Dabei werden ermittelte Messdaten mit vorgegebenen Sollwerten und/oder Vergleichstafeln als Qualitätsprüfung manuell und/oder automatisch mittels eines Datenverarbeitungsprogramms verglichen, wodurch eine fehlerhafte Beschichtung eines Substrates oder eines Bauteiles ermittelt wird.In this case, determined measurement data are compared with predetermined desired values and / or comparison tables as a quality check manually and / or automatically by means of a data processing program, whereby a faulty coating of a substrate or a component is determined.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere für Beschichtungen für Stahl- und Aluminiumsubstrate eingesetzt werden.The inventive method can be used in particular for coatings for steel and aluminum substrates.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 schematisch eine Prinzipdarstellung einer Verzinkungsanlage mit angeordneter Messapparatur zur zeitnahen Prüfung von Korrosionsanfälligkeit einer Beschichtung eines metallischen Substrats, und 1 schematically a schematic diagram of a galvanizing plant with arranged measuring apparatus for timely testing of corrosion susceptibility of a coating of a metallic substrate, and

2 schematisch einen Ausschnitt der Messapparatur. 2 schematically a section of the measuring apparatus.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

In einer in 1 dargestellten Verzinkungsanlage 1, die vorzugsweise vollautomatisch arbeitet, wird ein Stahlblech als Substrat 2 mit einer vergleichsweise dünnen Zinkschicht versehen, um das als Stahlblech ausgeführte Substrat 2 vor Korrosionen zu schützen.In an in 1 shown galvanizing plant 1 , which preferably works fully automatically, is a steel sheet as a substrate 2 provided with a comparatively thin layer of zinc to the executed as a steel sheet substrate 2 to protect against corrosion.

Das Stahlblech als Substrat 2 ist auf Bandrollen 1.1 aufgerollt und wird abschnittsweise abgerollt und einem jeweiligen Arbeitsschritt innerhalb der Verzinkungsanlage 1 zugeführt.The steel sheet as a substrate 2 is on tape rolls 1.1 rolled up and unrolled in sections and a respective step within the galvanizing plant 1 fed.

In einem ersten Arbeitsschritt wird das Substrat 2 von der Bandrolle 1.1 abgerollt und bevorzugt beidseitig gereinigt, so dass eine Oberflächenbeschaffenheit des Substrates 2 optimiert wird.In a first step, the substrate becomes 2 from the roll of tape 1.1 unrolled and preferably cleaned on both sides, so that a surface finish of the substrate 2 is optimized.

Anschließend daran wird das Substrat 2 einer Wärmebehandlung, dem sogenannten Schutzgasglühen, bei einer kontrollierten Temperatur unterzogen, wobei das Substrat 2 einer Schutzgasglühvorrichtung 1.2 als weiteren Verfahrensschritt zugeführt wird. Mittels des Schutzgasglühens werden gewünschte mechanische Eigenschaften des Substrates 2 eingestellt.After that, the substrate becomes 2 subjected to a heat treatment, the so-called inert gas annealing, at a controlled temperature, wherein the substrate 2 an inert gas annealing device 1.2 is supplied as a further process step. By means of protective gas annealing, desired mechanical properties of the substrate 2 set.

In einem nächsten Arbeitsschritt wird das Substrat 2 in ein bleifreies Zinkbad 1.3, auch als Feuerverzinkung bekannt, getaucht. An den Flächen mit denen das Substrat 2 in das Zinkbad 1.3 eingetaucht wird, bildet sich eine relativ widerstandsfähige Legierungsschicht aus Eisen und Zink, wobei sich über dieser Legierungsschicht eine Zinkschicht bildet. In a next step, the substrate becomes 2 in a lead-free zinc bath 1.3 , also known as hot dip galvanized, submerged. On the surfaces with which the substrate 2 in the zinc bath 1.3 immersed, forms a relatively resistant alloy layer of iron and zinc, with a zinc layer is formed over this alloy layer.

Darauf folgend wird mittels einer nicht näher dargestellten Vorrichtung eine Dicke der Beschichtung auf dem Substrat 2' eingestellt und die Beschichtung anschließend ausgehärtet.Subsequently, by means of a device, not shown, a thickness of the coating on the substrate 2 ' set and then cured the coating.

Mittels zueinander angeordneten Walzen 1.4 wird das beschichtete Substrat 2' nachgewalzt, wodurch das beschichtete Substrat 2' eine gewünschte Oberflächenstruktur erhält.By means of rollers arranged to each other 1.4 becomes the coated substrate 2 ' re-rolled, whereby the coated substrate 2 ' obtains a desired surface structure.

Um die Qualität des beschichteten Substrates 2' hinsichtlich Mängel, die zur Folge haben können, dass die Beschichtung und/oder das Substrat 2 korrodieren bzw. korrodiert, zu überprüfen, ist am Bandende eine in 2 näher dargestellte Messapparatur mit einer mit derselben verbundenen Datenverarbeitungseinheit 3 angeordnet. Mittels der Messapparatur wird das beschichtete Substrat 2' elektrochemisch überprüft.To the quality of the coated substrate 2 ' in terms of defects that may result in the coating and / or the substrate 2 corrode or corrode, check is at the end of a tape in 2 Measuring apparatus shown in more detail with a data processing unit connected to the same 3 arranged. By means of the measuring apparatus becomes the coated substrate 2 ' checked electrochemically.

Die Korrosion eines Metalls ist ein chemischer und ein elektrochemischer Prozess, bei welchem die Oberfläche des Metalls, in dem vorliegenden Fall das beschichtete Substrat 2', an Schwachstellen der Beschichtung angegriffen und teilweise aufgelöst wird.The corrosion of a metal is a chemical and an electrochemical process in which the surface of the metal, in this case the coated substrate 2 ' , is attacked at weak points of the coating and partially dissolved.

Die in 2 gezeigte Messapparatur umfasst einen Potentiostaten 4, der eine Dreielektrodenmessanordnung aufweist. Eine erste Elektrode ist die Arbeitselektrode 4.1 und ist aus einer Probe des beschichteten Substrates 2' ausgeführt, wobei die Probe beispielsweise eine 1 cm² große Messfläche aufweist. Eine zweite Elektrode ist die Gegenelektrode 4.2 und eine dritte Elektrode bildet die Referenzelektrode 4.3.In the 2 The measuring apparatus shown comprises a potentiostat 4 comprising a three-electrode measuring arrangement. A first electrode is the working electrode 4.1 and is from a sample of the coated substrate 2 ' executed, for example, the sample has a 1 cm ² measuring surface. A second electrode is the counter electrode 4.2 and a third electrode forms the reference electrode 4.3 ,

Die Gegenelektrode 4.2 ist eine Platin-Netzelektrode, wobei die Referenzelektrode 4.3 als eine Kalomel-Elektrode mit einer Haber-Luggin-Kapillare ausgeführt ist. Alternativ dazu ist die Referenzelektrode 4.3 aus Titan gebildet.The counter electrode 4.2 is a platinum network electrode, wherein the reference electrode 4.3 as a calomel electrode with a Haber-Luggin capillary is executed. Alternatively, the reference electrode 4.3 made of titanium.

Bei dem Potentiostaten 4 handelt es sich um einen elektronischen Regelverstärker, mittels welchem ein Potential, d. h. eine Spannung U der Arbeitselektrode 4.1 in Bezug auf einen Referenzpunkt, auf einen gewünschten Wert regulierbar ist. Dabei wird eine Stromstärke I zwischen der zu regulierenden Arbeitselektrode 4.1 und der Gegenelektrode 4.2 mittels des Potentiostaten 4 so eingestellt, dass das gewünschte Potential, also die gewünschte Spannung U, erreicht wird. Die Referenzelektrode 4.2, deren Potential in der elektrochemischen Spannungsreihe definiert ist, stellt dabei diesen Referenzpunkt dar. Durch die Referenzelektrode 4.3 fließt kein Strom, so dass ihre Spannung U unverändert bleibt.At the potentiostat 4 it is an electronic control amplifier, by means of which a potential, ie a voltage U of the working electrode 4.1 with respect to a reference point, is adjustable to a desired value. In this case, a current I between the working electrode to be regulated 4.1 and the counter electrode 4.2 by means of the potentiostat 4 adjusted so that the desired potential, ie the desired voltage U, is reached. The reference electrode 4.2 whose potential is defined in the electrochemical series of voltages represents this reference point. Through the reference electrode 4.3 no current flows, so that its voltage U remains unchanged.

In die Messzelle 5 des Potentiostaten 4 ist eine zwei- bis fünfprozentige Natriumchlorid-Lösung mit einem pH-Wert von 7 als Prüflösung 6 eingefüllt. Die Prüflösung 6, bei der es sich um einen Elektrolyten handelt, ist belüftet und weist Raumtemperatur auf. Die Messzelle 5 ist mittels einer Messsonde 7, welche die Referenzelektrode 4.3 und die Gegenelektrode 4.2 umfasst, mit der Datenverarbeitungseinheit 3 verbunden, so dass ermittelte Messdaten in Bezug auf die Probe des beschichteten Substrates 2' bei Überprüfung derselben automatisch speicherbar sind.Into the measuring cell 5 of the potentiostat 4 is a two to five percent sodium chloride solution with a pH of 7 as the test solution 6 filled. The test solution 6 , which is an electrolyte, is ventilated and has room temperature. The measuring cell 5 is by means of a measuring probe 7 which is the reference electrode 4.3 and the counter electrode 4.2 includes, with the data processing unit 3 connected, so that determined measurement data with respect to the sample of the coated substrate 2 ' be automatically stored when checking the same.

Die Messsonde 7 ist derart ausgestaltet, dass diese einen automatisierten Ablauf hinsichtlich eines Befüllens mit der Prüflösung und eines Entleerens der Messzelle 5 durchführt. Darüber hinaus werden mittels der Messsonde 7 ein Dichten zwischen dem beschichteten Substrat 2' und der Messsonde 7 und ein Spülvorgang der Messzelle 5 nach Ermittlung der Messdaten durchgeführt.The measuring probe 7 is designed such that it has an automated sequence with regard to filling with the test solution and emptying the measuring cell 5 performs. In addition, by means of the measuring probe 7 a density between the coated substrate 2 ' and the probe 7 and a rinse of the measuring cell 5 carried out after determination of the measured data.

Weiterhin ermöglicht die Messsonde 7 eine Spülung der Prüflösung 6 mit verschiedenen Gasen, wie z. B. Luft, Stickstoff und/oder Schadgase, um die Probe des beschichteten Substrates 2' zu überprüfen. Dazu ist die Messsonde 7 aus einem Material gebildet, welches zumindest gegenüber den Schadgasen beständig ist.Furthermore, the probe allows 7 a rinse of the test solution 6 with different gases, such. As air, nitrogen and / or noxious gases to the sample of the coated substrate 2 ' to check. This is the measuring probe 7 formed from a material which is at least resistant to the noxious gases.

Auch ist es mittels der Messsonde 7 möglich, die Prüflösung 6 vorzuheizen, wobei die Messsonde 7 bevorzugt selbst beheizbar ist.It is also by means of the measuring probe 7 possible, the test solution 6 preheat, with the probe 7 preferably itself is heated.

Bei der Prüflösung 6 kann es sich um einen Standardelektrolyten oder auch um einen sogenannten Wechselelektrolyten handeln. In Abhängigkeit der Messaufgabe werden Elektrolyte als Prüflösung 6 verwendet, mittels welchen möglichst charakteristische Signale für die zu überprüfende Probe des beschichteten Substrates 2' oder einen verwendeten Werkstoff der Beschichtung und/oder des Substrates 2, z. B. in Form einer Farbänderung, erzeugbar sind.In the test solution 6 it may be a standard electrolyte or a so-called alternating electrolyte. Depending on the measuring task, electrolytes are used as the test solution 6 used, by means of which possible characteristic signals for the sample to be tested of the coated substrate 2 ' or a used material of the coating and / or the substrate 2 , z. B. in the form of a color change can be generated.

Ferner ist vorgesehen, dass verschiedene Elektrolyte als Prüflösung 6 gleichzeitig verfügbar sind und die Messzelle 5 in Abhängigkeit der Messaufgabe mit der entsprechenden Prüflösung 6 befüllbar ist.It is further provided that various electrolytes as a test solution 6 are available simultaneously and the measuring cell 5 depending on the measurement task with the corresponding test solution 6 is fillable.

Erfindungsgemäß wird eine Mehrzahl von elektrochemischen Messverfahren an der Probe des beschichteten Substrates 2' unmittelbar nach dem Beschichten in der Verzinkungsanlage 1 automatisch durchgeführt.According to the invention, a plurality of electrochemical measurement methods are applied to the sample of the coated substrate 2 ' immediately after Coating in the galvanizing plant 1 automatically performed.

Zunächst wird ein sogenanntes Ruhepotential der Probe des beschichteten Substrates 2' bestimmt, welches sich beim Eintauchen der Probe in die Prüflösung 6 einstellt. Zur Ermittlung des Ruhepotentials, welches in mV angegeben wird, wird die Probe des beschichteten Substrates 2' nicht mit einer äußeren elektrischen Spannung U belastet. Das Ruhepotential wird auch als freies elektrochemisches Korrosionspotential bezeichnet.First, a so-called resting potential of the sample of the coated substrate 2 ' determined, which is the immersion of the sample in the test solution 6 established. To determine the resting potential, which is given in mV, the sample of the coated substrate 2 ' not burdened with an external electrical voltage U. The quiescent potential is also called free electrochemical corrosion potential.

Bei dem Ruhepotential handelt es sich um eine Differenzspannung zwischen der Referenzelektrode 4.3 und der Arbeitselektrode 4.1 und beschreibt die Neigung der Metalle sich in einer bestimmten Prüflösung 6 aufzulösen oder abzuscheiden und stellt somit ein Qualitätsmerkmal hinsichtlich einer Auflösestabilität der Beschichtung des Substrates 2 dar.The quiescent potential is a differential voltage between the reference electrode 4.3 and the working electrode 4.1 and describes the tilt of the metals in a particular test solution 6 dissolve or deposit and thus provides a quality feature in terms of a resolution stability of the coating of the substrate 2 represents.

Die lineare Polarisationsmessung als erstes automatisiertes elektrochemisches Messverfahren erfolgt auf Basis des ermittelten Ruhepotentials in einem anodischen Bereich als quasistationäre Messung mit einer definierten Anstiegsgeschwindigkeit.The linear polarization measurement as the first automated electrochemical measurement method is based on the determined rest potential in an anodic region as quasi-stationary measurement with a defined rate of increase.

Ausgehend von dem ermittelten Ruhepotential wird die Probe des beschichteten Substrates 2' mittels des Potentiostaten 4 einer äußeren elektrischen Spannung U innerhalb der Prüflösung 6 ausgesetzt. Diese Spannung U wird in vergleichsweise kleinen Schritten mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,2 mV/s kontinuierlich erhöht. Hierbei bleibt eine Messgröße der Stromdichte, welche eine Verteilung des Stroms in der Arbeitselektrode 4.1, d. h. in der Probe des beschichteten Substrates 2', beschreibt, zunächst im Bereich von 0 mA als passiver Bereich ohne Korrosionsangriff.Starting from the determined rest potential becomes the sample of the coated substrate 2 ' by means of the potentiostat 4 an external electrical voltage U within the test solution 6 exposed. This voltage U is continuously increased in comparatively small steps with a feed rate of 0.2 mV / s. Here remains a measure of the current density, which is a distribution of the current in the working electrode 4.1 ie in the sample of the coated substrate 2 ' , first describes in the range of 0 mA as a passive region without corrosion attack.

Bei weiterer Erhöhung des Potentials, also der Spannung U der Arbeitselektrode 4.1 bezüglich der Referenzelektrode 4.3 wird in Abhängigkeit der zu bemessenden Oberfläche der Probe des beschichteten Substrates 2' bei einer bestimmten Spannung U die Stromdichte, der sogenannte Korrosionsstrom, steil ansteigen. Auf der Beschichtung der Probe des Substrates 2 befindet sich eine schützende Oxidschicht, die bei Erreichen eines bestimmten Wertes der Spannung U durchbrochen wird, wodurch ein punktueller selektiver Korrosionsangriff entsteht. Der Wert der Spannung U, bei dem beispielsweise die Oxidschicht als Schutzschicht durchbrochen wird, ist das Durchbruchpotential oder auch die Durchbruchspannung.Upon further increase of the potential, ie the voltage U of the working electrode 4.1 with respect to the reference electrode 4.3 becomes dependent on the surface of the sample of the coated substrate 2 ' at a certain voltage U, the current density, the so-called corrosion current, rise steeply. On the coating of the sample of the substrate 2 there is a protective oxide layer, which is broken when a certain value of the voltage U is reached, whereby a selective selective corrosion attack occurs. The value of the voltage U at which, for example, the oxide layer is broken as a protective layer is the breakdown potential or the breakdown voltage.

Wird der Vorgang der linearen Polarisation als Koordinatensystem dargestellt, stellt das Durchbruchpotential für die selektive Korrosion einen Schnittpunkt einer Tangente an einer Anstiegsflanke der Stromdichte bezogen auf den Horizontalwert der Stromdichte im Passivbereich dar. Dabei wird mittels des Koordinatensystems hinsichtlich der Erhöhung der Spannung U und der ermittelten Stromdichte ein Verlauf der Strom-Spannung-Kennlinie für die Probe des beschichteten Substrates 2' ermittelt.If the process of linear polarization is represented as a coordinate system, the breakdown potential for the selective corrosion represents an intersection of a tangent on a rising edge of the current density relative to the horizontal value of the current density in the passive region. In this case, by means of the coordinate system with respect to the increase of the voltage U and the determined Current density a curve of the current-voltage characteristic curve for the sample of the coated substrate 2 ' determined.

Die Lage des Durchbruchpotentials und die Breite des Passivbereiches sind ein Maß für die Korrosionsbeständigkeit der Oberfläche der zu untersuchenden Probe des beschichteten Substrates 2'.The position of the breakdown potential and the width of the passive region are a measure of the corrosion resistance of the surface of the sample of the coated substrate to be examined 2 ' ,

Die lineare Polarisation stellt die Basis für eine zyklische Voltametrie dar und wird als elektrochemisches Messverfahren an der Probe des beschichteten Substrates 2' durchgeführt.The linear polarization forms the basis for a cyclic voltammetry and is used as an electrochemical measurement method on the sample of the coated substrate 2 ' carried out.

Bei der potentiostatischen Messung wird die Arbeitselektrode 4.1, d. h. die Probe des beschichteten Substrates 2', mit einer konstanten Spannung U über einen bestimmten Prüfzeitraum in der Prüflösung 6 belastet. Dabei wird eine einzustellende Spannung U mittels der Strom-Spannung-Kennlinie des beschichteten Substrates 2' ermittelt. Während des Prüfzeitraumes wird die Stromdichte-Zeitkurve aufgezeichnet. Die Probe des beschichteten Substrates 2' wird mit einer konstanten Spannung U, die in dem Bereich des Durchbruchpotentials liegt, belastet. Diese konstante Spannung U wird in einem sogenannten Grenzmuster definiert.In the potentiostatic measurement becomes the working electrode 4.1 ie the sample of the coated substrate 2 ' , with a constant voltage U over a certain test period in the test solution 6 loaded. In this case, a voltage U to be set is determined by means of the current-voltage characteristic of the coated substrate 2 ' determined. During the test period, the current density time curve is recorded. The sample of the coated substrate 2 ' is loaded with a constant voltage U, which lies in the region of the breakdown potential. This constant voltage U is defined in a so-called limit pattern.

Weiterhin sieht das Verfahren vor, eine zyklische Voltametrie, welche auch als zyklische Polarisationsmessung bezeichnet wird, als weiteres elektrochemisches Messverfahren durchzuführen. Mittels der zyklischen Voltametrie können Aussagen hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit des beschichteten Substrates 2' sowie Aussagen hinsichtlich des Auflöseverhaltens der Beschichtung des Substrates 2 unter Korrosionsbelastung und somit Aussagen zur Porigkeit und zum kathodischen Schutzverhalten getroffen werden.Furthermore, the method provides a cyclic voltammetry, which is also referred to as cyclic polarization measurement to perform as another electrochemical measurement method. By means of cyclic voltammetry statements can be made regarding the corrosion resistance of the coated substrate 2 ' as well as statements regarding the dissolution behavior of the coating of the substrate 2 under corrosion stress and thus statements about the porosity and the cathodic protection behavior are taken.

Ausgehend von dem ermittelten Durchbruchpotential wird die Probe des beschichteten Substrates 2' bei der zyklischen Voltametrie mit einer kontinuierlich zunehmenden Spannung U fortlaufend belastet, so dass im Bereich des ansteigenden Korrosionsstromes eine Metallauflösung erzwungen wird. Die kontinuierliche Zunahme der Spannung U erfolgt bis zu einer bestimmten Stromstärke von beispielsweise 1 mA. Ist die bestimmte Stromstärke erreicht, wird die Potentialrichtung umgekehrt und die Spannung U kontinuierlich bis zum Durchbruchpotential abgesenkt. Die kontinuierliche Zunahme der Spannung U und das kontinuierliche Absenken der Spannung U werden in einem Zyklus durchgeführt.Based on the determined breakdown potential, the sample of the coated substrate 2 ' in the cyclic voltammetry continuously loaded with a continuously increasing voltage U, so that in the region of increasing corrosion current, a metal dissolution is enforced. The continuous increase of the voltage U is up to a certain current of, for example, 1 mA. Once the specific current has been reached, the potential direction is reversed and the voltage U is lowered continuously until the breakdown potential. The continuous increase of the voltage U and the continuous lowering of the voltage U are performed in one cycle.

Der Zyklus der kontinuierlichen Zunahme und des kontinuierlichen Absenkens der Spannung U werden wiederholt durchgeführt und anschließend hinsichtlich auftretender Korrosionsangriffe mikroskopisch analysiert.The cycle of continuous increase and continuous lowering of the voltage U are repeatedly performed and then analyzed microscopically with regard to occurring corrosion attacks.

Beispielsweise wird die Probe des beschichteten Substrates 2' über fünf Zyklen zunächst anodisch und anschließend kathodisch mit der vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit belastet.For example, the sample of the coated substrate 2 ' over five cycles, first anodically and then cathodically loaded at the specified feed rate.

Bei der zyklischen Voltametrie werden ein erstes Auftreten von Schichtauflösung und/oder auftretender Korrosion sowie der Verlauf und der Zustand der Beschichtung des Substrates 2' nach der zyklischen Belastung ermittelt und gespeichert.In cyclic voltammetry, a first occurrence of layer dissolution and / or corrosion occurring and the course and the state of the coating of the substrate 2 ' determined and stored after the cyclic load.

Um ein über den Messort gemitteltes statistisch belegbares Ergebnis zu erhalten, werden Wiederholmessungen jeweils an örtlich unterschiedlichen Stellen der Oberfläche der Probe des beschichteten Substrates 2' durchgeführt. Eine statistisch aussagefähige Anzahl der Wiederholmessungen und die örtliche Lage der Messpunkte werden individuell, abhängig von dem zu überprüfenden beschichteten Substrat 2' vorgegeben.In order to obtain a statistically verifiable result, which is averaged over the measuring location, repetition measurements are carried out in each case at locally different points on the surface of the sample of the coated substrate 2 ' carried out. A statistically meaningful number of repeat measurements and the location of the measurement points will be individual, depending on the coated substrate to be tested 2 ' specified.

Als Sollparameter der elektrochemischen Messverfahren werden die Vorschubgeschwindigkeit in mV/s, eine Lage des Ruhepotentials in mV zur Festlegung eines Messbereiches für die lineare Polarisation, die Lage des Ruhepotentials in mV als Ausgangspunkt für die zyklische Voltametrie, die Prüflösung 6, z. B. bezüglich ihrer Zusammensetzung, des pH-Wertes sowie der Temperatur, und die Anzahl der Wiederholmessungen, d. h. der Zyklen für die zyklische Voltametrie vorgegeben.As a target parameter of the electrochemical measurement method are the feed rate in mV / s, a position of the rest potential in mV to define a measuring range for the linear polarization, the position of the rest potential in mV as the starting point for the cyclic voltammetry, the test solution 6 , z. B. in terms of their composition, the pH and the temperature, and the number of repetitive measurements, ie the cycles for cyclic voltammetry given.

Mittels der durchgeführten elektrochemischen Messverfahren werden das Ruhepotential als Spannungswert in mV, die Breite des Passivbereiches als Spannungsintervall in mV, die Dauer als Zeitintervall in Sekunden bis zum Erreichen einer bestimmten Stromdichte in mA/cm² automatisch ermittelt.By means of the electrochemical measuring methods carried out, the quiescent potential is automatically determined as the voltage value in mV, the width of the passive range as the voltage interval in mV, the duration as the time interval in seconds until a specific current density in mA / cm ² is reached.

Zur Ermittlung der Messdaten werden verschiedene Messpunkte an der Probe des beschichteten Substrates 2' automatisiert angefahren. Dabei wird ein Messvorgang automatisch durchgeführt, wenn die oben beschriebenen Sollparameter erreicht sind, wobei der Messvorgang nach Ermittlung der Messdaten automatisch beendet wird. Ist ein Messvorgang beendet, wird ein nächster Messpunkt automatisch angefahren.To determine the measured data, different measuring points are applied to the sample of the coated substrate 2 ' automatically approached. In this case, a measurement process is automatically performed when the above-described target parameters are reached, wherein the measurement process is terminated automatically after determination of the measurement data. When a measuring process is finished, a next measuring point is approached automatically.

Eine kombinierte Messreihe aus potentiostatischen und potentiodynamischen Reihenmessungen wird mittels des Verfahrens automatisch durchgeführt.A combined series of measurements of potentiostatic and potentiodynamic series measurements is carried out automatically by the method.

Die in den verschiedenen automatisch durchgeführten elektrochemischen Messverfahren ermittelten Messdaten werden erfasst und gespeichert, wobei eine automatisierte Verarbeitung der Messdaten mittels bestimmter Bewertungskriterien bei einer automatischen Messanordnung durchgeführt wird.The measurement data determined in the various automatically performed electrochemical measurement methods are recorded and stored, wherein an automated processing of the measurement data is carried out by means of specific evaluation criteria in an automatic measurement arrangement.

Als Bewertungskriterien dienen insbesondere ein Absolutwert der Stromhöhe und/oder der Stromdichte bei vorgegebener Spannung U, was auch als potentiostatischer Halteversuch bezeichnet wird, die Spannung U in Bezug auf die lineare Polarisation und der Lage des Durchbruchpotentials und die Zeit hinsichtlich der Dauer bis zum Erreichen eines bestimmten Schwellwertes der Stromstärke I bei vorgegebener Spannung U.The evaluation criteria are in particular an absolute value of the current level and / or the current density at a predetermined voltage U, which is also referred to as potentiostatic holding test, the voltage U with respect to the linear polarization and the position of the breakdown potential and the time in terms of duration until reaching a certain threshold value of the current I at a given voltage U.

Für einen Soll-Ist-Abgleich zur Bestimmung, ob die Beschichtung des Substrates 2 fehlerhaft oder nicht fehlerhaft ist, werden die Messdaten der überprüften Messpunkte mittels einer digitalen Bilderkennung und Auswertung in der Datenverarbeitungseinheit 3 durchgeführt. Dazu sind in einer Bildverarbeitungseinheit beispielsweise Vergleichsbilder zum Oberflächenzustand der Probe des beschichteten Substrates 2' und Vergleichstabellen der gemessenen Durchbruchpotentiale hinterlegt.For a target-actual comparison for determining whether the coating of the substrate 2 is erroneous or not faulty, the measurement data of the checked measuring points by means of a digital image recognition and evaluation in the data processing unit 3 carried out. For this purpose, in an image processing unit, for example, comparison images of the surface state of the sample of the coated substrate 2 ' and comparison tables of the measured breakdown potentials deposited.

Darüber hinaus werden zur Auswertung der Messdaten hinsichtlich der Probe des beschichteten Substrates 2' digitale, optische werkstoff- und/oder beschichtungsspezifische Auswertung der Messpunkte nach Durchführung der Messverfahren hinsichtlich eines Korrosionsangriffs, korrodierter Flächenanteile und/oder ein Grad der Schädigung als mikroskopischer Befund mittels einer digitalen Bilderkennung durchgeführt.In addition, the evaluation of the measured data with regard to the sample of the coated substrate 2 ' digital, optical material and / or coating-specific evaluation of the measurement points after performing the measurement method with respect to a corrosion attack, corroded area fractions and / or a degree of damage as a microscopic findings carried out by means of a digital image recognition.

Dadurch, dass die Überprüfung der Beschichtung des Substrates 2 unmittelbar nach dem Verzinken durchgeführt wird, ist es besonders bevorzugt möglich, dass innerhalb weniger Stunden Aussagen zur Korrosionsstabilität und zum Auflöseverhalten der metallischen Beschichtung des Substrates 2' getroffen werden können. Somit ist es möglich, das beschichtete Substrat 2' zeitnah auf eine fehlerhafte Beschichtung hin zu überprüfen, wodurch es realisierbar ist, Substrate 2' mit fehlerhafter Beschichtung einer weiteren Verarbeitungsstufe nicht zuzuführen und somit einen vorgegebenen Qualitätsstandard einzuhalten.By doing that, checking the coating of the substrate 2 is carried out immediately after galvanizing, it is particularly preferably possible that within a few hours statements on the corrosion stability and the dissolution behavior of the metallic coating of the substrate 2 ' can be taken. Thus, it is possible the coated substrate 2 ' promptly check for a faulty coating, making it feasible to use substrates 2 ' with faulty coating not to supply a further processing stage and thus to maintain a predetermined quality standard.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004018689 A1 [0002]

Claims

Method for testing the susceptibility to corrosion of a metallic coated substrate ( 2 ' ), characterized in that to determine the susceptibility to corrosion by means of a sample of the coated substrate ( 2 ' ) immediately after the coating thereof a plurality of electrochemical measuring methods is automatically performed.

A method according to claim 1, characterized in that as electrochemical measurement method, a linear polarization, a potentiostatic measuring method and / or a cyclic voltammetry are automatically carried out or will.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that at least one free corrosion potential, a corrosion current density, a chemical stability and / or a breakdown potential of the coating is determined by the electrochemical measurement method or is.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the electrochemical measuring method, a characteristic current-voltage curve of the coated substrate ( 2 ' ) is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a classification and / or evaluation of the coating of the substrate ( 2 ' ) is determined by means of characteristic comparison panels.

Device for testing the susceptibility to corrosion of a metallic coated substrate ( 2 ' ) by means of a measuring apparatus comprising at least one in a measuring cell ( 5 ) filled test solution ( 6 ), in which a sample of the coated substrate ( 2 ' ) as a working electrode ( 4.1 ), a reference electrode ( 4.3 ), a counter electrode ( 4.2 ) and a data processing unit ( 3 ), to which detected measurement data can be supplied, wherein the measurement data in the data processing unit ( 3 ) are storable, characterized in that by means of the measuring apparatus a plurality of electrochemical measuring methods on the sample of the coated substrate ( 2 ' ) is automatically carried out.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the measuring cell ( 5 ) automatically with the test solution ( 6 ) can be filled and emptied, that the test solution ( 6 ) is automatically flushable with gases and that the test solution ( 6 ) is automatically heated.

Device according to claim 6 or 7, characterized in that the reference electrode ( 4.3 ) is formed of titanium.

Device according to one of claims 6 to 7, characterized in that different test solutions ( 6 ), in particular exchange electrolytes, are available in parallel in the measuring apparatus.